TW201113779A - Touch panel and display device using the same - Google Patents
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Description
201113779
1 W305IKA-C 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種觸控面板,且特別是有關於一 種觸控面板與其應用之觸控式顯示裝置。 【先前技術】 從iPhone、Surface到Windows 7,多點觸控儼然成 為取代鍵盤、滑鼠的新興人機介面。要實現多點觸控功能 • 功能,在技術上必須整合觸控感測與控制、硬體驅動及應 用程式的人機介面設計,但是最重要的還是需要具有符合 之觸控面板方可達到。目前觸控面板之應用範圍相當廣 泛,包括(1)可攜式之資訊、消費性電子及通訊產品(2)金融 或商業用途(3)工業用途(4)公共資訊用途等。 以現階段來說,觸控技術無疑是最火紅的產品,其挾 帶著可多點觸控、壽命長、高穿透度等優點,讓觸控技術 具有潛力成為未來幾年之明日之星。然而,由於觸控面板 Φ 是透過使用者手指進行表面電容之感應變化,在季節性、 習慣性需要穿戴手套的使用者而言,需將手套取下才可進 行觸控動作,造成使用繁瑣的問題。 【發明内容】 本發明係有關於一種觸控面板與其應用之觸控式顯 示裝置,其係可偵測帶電性或不帶電性之物件之觸控動 作,因此不論使用者是否配戴手套或是使用觸控筆皆可操 作觸控面板。 201113779
i vv^ooi r>\-C 本發明提出—種觸控, •’ 板、感測電極沾播^ k 良,、匕括第—基板、第二基 二基板平行Μ,^性_層與賤層。第-基板與第 柘夕„ 而軟性間隙層設置在第一基拓 板之間,用以維持第一基 ^、第一基 極結構設置在第一 ^第一基板之一間距。感測電 物件形成第—電容土二其中’感測電極結構與一外部 电谷。屏敝層設置在笫-其 一接地端,复中,1 在第一基板上,並連接至 與感測電極結構形:心:按,使=:時’屏蔽層 異值用以備測該外部物件之一觸與第-電容之變 電極馳岐,其包域縣板、感測 基板具有相對之絕緣保護層與葬蔽層。軟性 在第-表面1士 |、第—表面。感測電極結構設置 電容。導電電糾1,感測電極結構與—外部物件形成第一 極結構置在感測電極結構上,並位在感測電 電極牡構I 絕緣㈣層覆蓋在導電電極線與感測 Γ中層設置在第二表面,並連接至接地端, 時,屏t壓軟性基板使軟性基板之厚度變化 層與感測電極結構形成第二電容,此第二電容斑 電奋之變異值用以偵測外部物件之一觸控動作。 本發明另提出-種觸控式顯示I置,包括第一、 層异第三基板、感測電極結構、軟性間隙層、屏蔽 二第二曰。第二基板平行第—基板,而軟性間隙層設置 2:基板與第二基板之間’用以維持第一基板與第二基 列間距。第二基板平行第二基板,並具有主動晝素陣 歹L構。液晶層設置在第二基板與第三基板之間。感測電
> vv^uoirn-C 201113779 I w in _ …_ l ==置在第-基板上,其中,感測 ::成第一電容。屏蔽層設置在第二基板上:連it 部:卿 異值用以_二:=::容與第-電容之變 板、感測電極^、多裝置’其包括第一基 編!:。第一基板係為-軟性基板,並具 表面i由$面與第二表面。感測電極結構設置在第-其中,感測電極結構與外部物件形成第—電容 多:::設置在感測電極結構上,並位在感測電極結構之 :個祕:絕緣保護層覆蓋在導電電極線蝴 =屏敝層設置在第二表面,並連接至接地端,並中,春 ::物件按厂堅第一基板使第一基板 時:二 與感測電極結構形成一第二電容,此第二電容:第= ^變^用以偵測外部物件之一觸控動作。第二基板平行 板料二基主動晝素陣列。液晶層設置在第一基 實施本發Γ之上述内容能更明顯易懂,下文特舉較佳 實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下: 【實施方式】 請參照第1A圖’其係依照本發明較佳實施例的一種 一:Γ板之:意圖。如第1A圖所示,觸控面板1包括第 土反10、第二基板12、感測電極結構Η與屏蔽層16。 201113779
I W JUOI 厂M-C 與第二基板12平行設置。感測電極結構】4 2件,你“:板:〇上,其中,感測電極結構14可與外部 ,σ疋手指0β丨或帶電性的觸控筆ΟΒ2,形成第一 電容c丨。屏菽層1古措& 取劳 η ^ 八有導電之特性,其設置在第二基板 時,屏二至;接地端’其中,當觸控面板1受壓變形 時—屏敝層16與感測電極結構14形成第二電容C2。第二 電容C2與第一電容Q之變異值用以偵測外部物 動作。 二 ,以手指0Bl為例,當手指〇B,與第一基板1〇 (或感 ^電極結構14)之距離改變時,第一電容^會產生變異, /異值越大代表觸控之變化也越明顯。當手指OB!按壓 一基板Η)ϋ使之變形時,第二電容CA會跟著產生變 、,因此當按壓時,主要的電容變異來源為第一電容c 與第二電容C2。 ' 、一:、、、:而,當使用者戴著手套或使用絕緣之觸控筆〇B: 進行觸控或按壓時,並無法產生第一電容Q之效應,因 此,此時電容變異主要是由第二電容C2所主導。第二電 容C2之大小與間距d有關’當第一基板10受壓使其與第 —基板12之間距d變小時,電容值變大。因此,在外部 物件為絕緣體之情形下’本實施例之觸控面板丨可直接透 ^第=電谷C2變異的大小去推估觸控按壓的程度(如判 斷按壓的壓力大小)以及判斷觸控面板】上的觸控動作。 以下針對本實施例觸控面板丨各元件逐一介紹。 口 第一基板10與第二基板12係各為透明基板,其材質 為玻璃、壓克力或樹脂等材料。另外,為增加第一基板 201113779
丨 W502MKA-1C I第二基板12之結構可撓性,亦即使第-基板Η)與第 二^具可被按•變形之特徵’此外,第-基板Η)與 批而扣1 μ m膜之結構’如此也可有效降低觸 二 正體的厚度,提高按壓形變之能力。 以一二=八圖所示,第一基板10與第二基板12之間係 隙層18分隔開來。此軟性間隙層18可為-空 生結構,例如:填入空氣細佈、塗佈透明 ΐ之1膠等介質至第一基板10與第二基板 第2 _隙層18除了可適當維持第-基板H)與 弟一基板12之間距d外,亦裎徂窜 ^ , 12變形之空間。 作供第-基板10與第二基板 如第1A圖所不,感測電極結構Η與屏蔽層16係為 鱼屏胸二,不揭限於此。感測電極結構14 ”屏献層16亦可為料背或是_—方向設置。 構成Γ雷實=用時’第—基板10與感測電極結構14所 構或其他種類之電結構, 四個备艾祖说Ϊ 板表面鑛上一層氧化金屬,由 仔:並在基板表面形成均勾電場,利用人體 k、電β _靜f反應所產生 人座標。投射式電容為增加兩組存在不‘ = = = 的透明導線與驅動線所構 直 名X F1主工^ 再风由於X、Y座標之偵測架構 不同表面,其相交處為一電容 者 過其中< 一 ± ,,'、自電〜,..里驅動線通 電子迴路^線守’另一層導線即與偵測電容值變化之 ς 7
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慕 4 * _C
L 本實施例中,感測電極結構14包括第一電極圖案層 142與第二電極圖案層144。第一電極圖案層η〕與第二 電極圖案層144用以债測觸控動作於二個相互垂直方向上 之座標位置,例如:觸控動作發生位置之X座標與Y座標。 第一電極圖案層142與第二電極圖案層144可以是位在第 -基板^上之不同層位置或是共平面設置(二個電極圖 案層之交接處可利用絕緣層分隔),亦或第―電極圖案層 142與第二電極圖案層144可以是在第-基板ig的兩側曰。 另外,圖式中之電極圖案是以菱形為例,然並不限定本實 施例’電極圖案亦可為其他形狀,如正方形、長方形、橢 圓形等。 憜 ,一般手指感應㈣電容增加量為5pF(3本實施例中, 2 一基板H)與第二基板12之間距4為5〇um,而電極 的設計規格下,當間…形 ,、有20_時’此形變差異所造成之電容增加量約為 p,人一般利用手指感應出之電容增加量非常接近,因 此可提供接近於手指觸控之觸控環境。 屏叙層與感測電極結構14之材質係為透明導電相 料,例如為常見之氧化銦錫(Indium他〇他,jT〇)。較佳 地’此屏蔽層16可為具特㈣狀 16與感測電極結構“ 曰力屏敝層 敏感度。較佳地:Γ 提升觸控偵測之 Η之電極圖荦所//層//圖樣係根據相電極結構 〗4之電極圖荦可為相:曰16之圖樣與感測電極結構 尸1 或不相同。請參照第1Β1Ι,苴係 屏敝層具有與感測電極結構相㈣樣^ 201113779
1 WDOMKA-C 不,屏敝層16之圖樣也是菱形,其與感測電極結構一 致。另外,值得一提的是,本實施例之屏蔽層16為一接 地狀態,因此當外部電子雜訊從第二基板12外側進入觸 控面板1時’屏蔽層16同時具有隔絕外來雜訊之功能, 此功能尤其有助於與其他結構組合時之電磁防護效能,之 後將附圖說明。
月多,、、、第2圖,其係第1 a圖的觸控面板外表面具保 護結構之示意圖。如第2圖所示,觸控©板1更具有二裝 飾保護層2G。此裝飾保護層2()設置(例如㈣附的方^ =)在第-基板1G之外表面,較佳地,可設置在相反 感測電極結構14之—側以避免與電極材料直接接觸。装 飾保濩層2G之材質較佳可為一透明彈 層2〇除了提供第—基板H)保護功能外,當第 較1、時 貼附在第—基板1G側之裝飾保護層20可 、’。加厚’以有效增加第—基板1()側之形變差異量。 :外:飾層20更可根據產品需求設計出裝飾的圖 色、線條、色塊、圖案等設計使產品外觀更 ^ « 3 ^ ^ t 〇 ^ ^ ™ ^ ’、 ‘、、、本么月較佳貫施例的一種觸控式顯示 2之不意圖。如第3圖所示二 包括上述觸控面板1之第-基板10、第二二2 :了, 係:蔽層16與軟性間隙層料,更包括二 基r設置。第三基板-實質 土板,具有一主動晝素陣列結構212。 9
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* ** I I i~\~C -· 主動晝素陣列結構212包括多個以陣列形式排列之畫素開 關(如薄膜電晶體)、訊號線(如資料線與掃描線)與晝 素電極等,以控制影像晝素之顯示。 另外’觸控式顯示裝置200之第二基板12實質上則 可為一彩色濾光基板,其包括一彩色濾光結構214與一共 同電極216。較佳地,屏蔽層16與共同電極216係設置在 第一基板12上相反之二側。一液晶層218設置在第二基 板12與第三基板210之間,受主動晝素陣列結構212與 共同電極216控制液晶分子之倒向。 觸控式顯示裝置200之第一基板1〇實質上可為一透 明覆蓋片(Cover lens),而感測電極結構〗4直接製作在透 明覆蓋片上。透明覆蓋片常見的材質為玻璃、壓克力或工 程塑勝等具有高強度、耐刮、高透光等特性之材料。然而, 為使第一基板10仍具有可被按壓的特性,其厚度不宜太 大,一般小於0.5釐米,或較佳為〇·2釐米。 —觸控式顯示裝置200中之屏蔽層16除了提供觸控s 容之偵測外’由於屏蔽層16為接地狀態,其同時可隔系 來自第二基板12側共同電極加之ν_訊號,以避免角 卫面板之讯號與Vc〇m訊號之干擾。 本實細•例再說明另一種觸控面板之結構,請參照身 與4 B圖:其分別為依照本發明另一較佳實施例的一泡 4〇ΓΛ板之7^意圖與剖面圖。觸控面板彻包括軟性基相 層極^ 4〇3、多個導電電極線4〇5、絕緣保讀 二則雷Γ域曰409。軟性基板401 *有相對之二個表面。 感利電極結構4G3 S置在軟性基板之上表面,其中, 201113779
I WD〇5J^A_C 感測電極結構403與外部物件(例如手指OB丨)形成第一 電容C,。導電電極線405設置在感測電極結構彻上 位在感測電極結構403之多個邊緣。絕緣保護層4〇 在導電電極、線德與感測電極結構彻± 执 置在軟性基板的下表面,並連接至接地端^中: 1部物件按壓軟性基板4()1使軟性基板衝田 屏蔽層與感測電極料4〇3形成第二電 弟二電容C2與第一電容c之變里 • -觸控動作。 值用以偵測外部物件之 感測電極結構彻之材質可為氧化 ;4(Π之上表面後,再進行導電電極線=軟= 電極線405可為銀電極線,其可透過沉積製程:乍導電 =在感測電極結構403的四個邊;: 端作為訊號輸出/輸入應用。之後 ^先 絕緣保護層407。屏蔽層 /儿方式I作 系統端接地。^彻亦可為氣化銦錫,其拉線至 同樣地,當利用手指〇β|進 差異是㈣-—導= ^奋C】的交化越大’代表觸控的變 緣的觸控筆ob2進行觸捭蛑甘”貝田抓用絕 _由第二電容c2所工主導:而 在其施力點上會有應力形變情:產軟 大’施力點對應之間距^即軟細淺 而第二電容C2會越大,·相反地,或是 从力献電容C2_、。州 201113779
I vv 11 n-C 帶電性的觸控整訾M ‘ ‘‘ 源即Μ 按壓動作時,主要的電容變里來 源即為第-電容C丨與第二電容c2。 …耒 並請參照第5圖,其係第4 示意圖。如第5 m w 闺懸面板之動作原理 圖所不,一般操作時是在四個角落if 邀 電電極線405施加相同雷厭,你工j W冉洛透過導 告丰妒鎞k 電1使面板整體形成均勻電場。 2 θ工面板時,電流會從四個角落通過手俨、、*勒,招 #近觸控部位的電極電ά 曰/;1L 越 角落的電時只要量測來自於四 者瓜里的比率,就可以判斷觸控位置。 當對面板進行按壓觸摸時, 極結構彻形成麵合的第一電“體電 =與表面的感測電 伽R从兑 幻弟電今€丨,而感測電極結構403 ”井敝層409之間形成可變之第一 .^ 驅動條件下,雷”w 士 2在南頻電流的 動條件下“ #效為-直接導體,如下列式子所表示: χΓ --_!____ 2nf(C]+C2) 上式中Xc為谷抗,也就是電容在頻率變化下,其 轉換為電阻的意S。當頻率f越高,其容抗越小,電容等 同於短路,反之頻率f越低,其容抗越大,電容等同於開 路。另外,由於第-電容仏與第二電容C2間呈現並聯模 f故總電谷值為C| + C2。所以,當總電容值越大,代表 容^越小,而容抗越小,則電流值越大,透過量測來自四 角落的電流量的比率,就可以判斷特定的觸碰位置。 請參照第6A與6B圖,其分別為依照本發明再一較 佳實施例的一種觸控面板之示意圖與剖面圖。觸控面板 6〇〇包括第一基板601、第二基板603、感測電極結構605、 多個導電電極線607、軟性間隙層609、屏蔽層611與絕 201113779 緣保護層613。第一基板6〇ι與第二基板6〇3平行設置, 而軟性間隙層609設置在第一基板601與第二基板6〇3之 間,用以維持第一基板6〇1與第二基板6〇3之間距。感測 電極、、’σ構605设置在第一基板6〇1上,而導電電極線術 设置在感測電極結構6〇5上,並位在感測電極結構6仍之 多個邊緣角落。絕緣保護層613覆蓋在導電電極線6〇7與 感測電極結構605上。感測電極結構6〇5與外部物件形成 第一電容。屏蔽層611設置在第二基板6〇3上,並連接至 一接地端,其中,當外部物件按壓使間距變化時,屏蔽層 611與感測電極結構605形成第二電容。第二電容與第二 電容之變異值用以偵測外部物件之觸控動作。 、 無論上述第4Α圖或第6Α圖之觸控面板,只要再搭 配另-基板與液晶層等it件,皆可製作如第 控式顯示裝置。
,本發明上述實施例所揭露之觸控面板與其應用之觸 控式顯示裝置,9 Λ縮她而虹+ _ _ 綜上所述,雖然本 其並非用以限定本發明 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然 本么月本發明所屬技術領域巾具有通常 13 201113779
r\-C 者’在不脫離本發明之精神和範_,當可作各種之 更動與潤飾。因此’本㈣之保護範圍當視後附之 利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 示意圖第。1A圖係依照本發明較佳實施例的—種觸控面板之 意圖第1B圖係屏蔽層具有與感測電極結構相同圖樣之示 第2圖係第^圖的觸控面板外表面具保護結構之示 思圓0 ^ _3圖係依照本發明較佳實施㈣_種_式顯示 衣直之不意圖。 第4A與4B圖分別為依照本發明另— > 一種觸控面板之示意圖與剖面圖。 Μ貫施例的 第5圖係帛4Α圖觸控面板之動作原王里示 。 第6Α與6Β圖分別為依照本發二三 -種觸控面板之示意圖與剖面圖。 ‘佳貫施例的 【主要元件符號說明】 1、400、600 :觸控面板 10、601 :第一基板 12、603 :第二基板 14 ' 403、605 :感測電極結構 16、409、611 :屏蔽層 14 201113779
1 wjooi r/\-C 18、609 :軟性間隙層 20 :裝飾保護層 142 :第一電極圖案層 144 :第二電極圖案層 200 :觸控式顯示裝置 210 :第三基板 212 :主動晝素陣列結構 214 :彩色濾光結構 • 218:液晶層 401 :軟性基板 405、607 :導電電極線 407、613 :絕緣保護層 OB,:手指 OB2 :觸控筆 C,:第一電容 c2:第二電容 • d :間距
Claims (1)
- 201113779 暴 TT · / 七、申請專利範圍: L 一種觸控面板,包括: 一第一基板; 从閃电独結構,設置在該第一基板上 測電極結構與一外部物件形成一第一電容; 一第二基板,平行該第一基板; 一軟性間隙層’設置在該第一基板與該第二基板j 間’用以維持該第—基板與該第二基板之—間距;以及 山 屏蔽層,5又置在该第二基板上,並連接至一接土1 鳊,其中,當該外部物件按壓使該間距變化時,該屏蔽^ 電極結構形成—第二電容,該第二電容與該第」 …谷t異值用以偵測該外部物件之一觸控動作 …2.如申請專利範圍帛】項所述之觸控面板 該第二電容更用以偵測該外部物件按壓之壓力。 ^ ★申明專利範圍第1項所述之觸控面板 該感測電極結構與該屏蔽層係面對面設置。 贫尸—如申。月專利辜11圍第1項所述之觸控面板 以开敗層之材質係為一透明導電材料。請專利範圍第1項所述之觸控面板,其4 有一圖樣’該圖樣與該感測電極結構之電相 累相同或不相同。 电U t如申請專利範圍第J項所述之觸控面板,更包才 構之一=飾保4層’没置在該第—基板相反該感測電極 7.如申請專利範圍第6項所述之觸控面板,其中其中 其中 其中16 201113779 I W308 i pa-C 該裝飾保護層之材質包括-透明彈性材料。 ^ 8.如申請專利範圍第1項所述之觸控面板,其中, 4軟性間隙層係為-钱層,或該軟性間隙層之材 石夕油或石夕膠。 貝1乐馬 …9.如t料㈣圍第】韻叙難面板, ::測二極結構包括-第-電極圖案層與-第二電極圖 圖案層與該第二電極圖案層用則貞測該觸 電 •相互垂直之方向上之座標位置。 乍於―個 10. >申請專利範圍第9項所述之觸控面板,, 極:案層與該第二電極圖案層係共平面設置、設 對二側之表^板R側之不同層位置或設置在第—基板相 如中請專利範圍第1項所述之觸控面板,其中, 2Γ:=第二基板至少其中之-為-透明薄膜。 / °中凊專利範圍第1項所述之觸控面板,更包括: 在該感=該:電極結構上,並位 結構Γ絕緣保護層’覆蓋在該些導電電極線與該感測電極 13. —種觸控面板,包括: - 板’具有相對之—第—表面與—第二表面; 電極結構與:外部物件形成一第一電容,中湖 ^個導電電極線,設置在該感測電極結構上,並位 17 201113779 I w JUO I r^\-C 在該感測電極結構之複數個邊緣; ',’ 絕緣保護層,覆蓋在該此 結構上;以及 -等電電極線與该感測電極 一屏蔽層,設置在該第二表面 二當該外部物件按壓該軟性基板使該軟性基 亥屏蔽層與該感測電極結構形成-第二電容, 二電容與該第一電容 “。亥第 觸控動作。 I、值用以偵測该外部物件之— 申請專利範圍第13項所述之觸控面板,其中, °" 一電4更用以偵測該外部物件按壓之壓力。 =如申料鄉圍第13項所狀觸控面板,其中, Μ并敝6之材質係為一透明導電材料。 —種觸控式顯示裝置,包括: 一第一基板; —感測電極結構,設置在該第_基板上,其中, 測電極結構與一外部物件形成一第一電容; 一第二基板,平行該第一基板; ^軟性間隙層1置在該第—基板與該第二基 間,用以_第-基板與該第二基板之-間距; -屏蔽層,設置在該第二基板上,並連接至一接地 電件變化時’該屏蔽層 J电仏、。構形成一第二電容,該第二電容盥該第一 電容之變異值用以偵測一觸控動作; /、 苐土板平行3亥第一基板,並具有一主動書幸陣 列結構;以及 初旦系丨早 18 201113779 1 W308IPA-C 一液晶層,設置在該第二基板與該第三基板之間。 17·如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝 置’、中,該第一電容更用以偵測該外部物件按麗之壓力。 18. 如申請專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝 置’其中’該第二基板具有—共同電極,該屏蔽層係位在 該共同電極與該感測電極結構之間。 19. 如申請專利範圍第18項所述之觸控式顯示裝置’其中’該第二基板更具有—彩色濾統構,其與該共 同電極設置在該第二基板之同側。 、>、》/、 2〇.如申請專利範圍第16項所述之觸控式 置,其中,該感測電極結構與該屏蔽層係面對面設置。、 1如巾請專㈣㈣16項所述之觸控式顯示裝 八,泫屏蔽層之材質係為一透明導電材料。 置,H如,申4專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝 構之敝層具有一圖樣’該圖樣與該感測電極結 苒之電極圖案相同或不相同。 置二如圍第16項所述之觸控式顯示裝 之材質係切油切膠。 I緣II間隙層 置,16項所述之㈣式_ 二雷托因 4电極結構包括一第一電極圖案層與一第 第-電極t層it—第電容電與;該第二電容之變異值以及該 作於二個相互垂直二-上電::置用 25.如申請專利範圍第24項所述之觸控式顯示裝 201113779 I VV JUO I r n-C 置/、中及第—電極圖案層與該第二電極圖案層係妓 面設置、設置在該第_基板同側之不同層位置或設置: 一基板相對二側之表面。 如申明專利範圍第16項所述之觸控式顯示裝 置,更包括: 、只|衣 複數個導電電極線’設置在該感測電極結構上,並位 在該感測電極結構之複數個邊緣;以及 、、巴”彖保4層,覆蓋在該些導電電極線與該感測電極 結構上。 一表27.種觸控式顯示裝置,包括: 第基板,其係一軟性基板,具有相對之一第 面與一第二表面; -感測電極結構,設置在該第一表面,其中,該感測 電極結構與一外部物件形成一第一電容; 複數個導電電極線’設置在該感測電極結構上,並位 在遠感測電極結構之複數個邊緣;-絕緣保護層,覆蓋在該些導電電極線與該感測電極 結構上; 一屏蔽層’設置在該第二表面,連接至—接地端,^ 中’當該外部物件按壓該第—基板使該第—基板之厚度變 化時,該屏蔽層與該感測電極結構形成一第二電容,該第 二電容與該第-電容之變異值用以偵測該外部物件:一 觸控動作; -第二基板,平行該第—基板,並具有—主動畫素陣 列;以及 20 201113779 丨 W:i()8IPA-C 一液晶層,設置在該第一基板與該第二基板之間。21
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